Иванов-Петров Александр (ivanov_petrov) wrote,
Иванов-Петров Александр
ivanov_petrov

Category:

Современная эволюционная теория: краткий обзор узловых идей (3)


Слепое пятно эволюционной биологии
Итак, теория естественного отбора говорит о том, с помощью каких механизмов проис-ходит изменение органических форм, вытеснение одних форм другими. Генетическая теория сообщает, каким образом достигается постоянство этих изменений, их «нерастворимость» в бесконечной изменчивости. Однако то, чего нет в эволюционной биологии – это теории о зако-номерностях развития отдельных форм.

Это слепое пятно давно осознано, и общим местом эволюционистского теоретизирова-ния второй половины ХХ века являются попытки соединить эволюционную теорию (в формате СТЭ) и биологию развития. Этот синтез ощущается как необходимый, однако до сих пор нет единого мнения относительно того, каким образом его следует производить. Большинство ис-следователей выбирают для этого синтеза поле молекулярной биологии. Логика здесь следую-щая: теория естественного отбора уже переписана, переведена на язык молекулярных взаимо-действий - с разработкой теории популяций и популяционной биологии в целом. Менделев-ская генетика, изначально разработанная на организменном уровне, как натурная биологиче-ская наука, сменила свою парадигму и стала молекулярной генетикой, элементаристской нау-кой о молекулярных взаимодействиях в некоторых частях живой клетки. Достаточно теперь переписать на молекулярном языке эмбриологию (исходно – биологическую науку о видимых изменениях формы развивающихся организмов), - и будет получено единое знание о динамике органических форм.

Контуры нового синтеза уже просматриваются, видны и практические приложения. Вряд ли мы на этом пути познания узнаем какие-то общие законы изменения формы, но мы сможем создавать существа с заданными свойствами. Вряд ли мы поймем, как происходит эво-люция – но у нас уже готово объяснение, гласящее, что в мире микрообъектов наши понятий-ные средства не действуют, и понимание не является задачей науки. Мы не будем понимать эволюцию, но сможем ее «делать» - контролировать, исправлять, направлять, приводить к за-ранее заданному результату. Мы не получим ответа на интеллектуальный вопрос, обращенный к пониманию (как происходит эволюция?), но получим практическое средство для вмешатель-ства в ее ход.

Такова общая тенденция. Однако существуют концепции, не слишком известные и да-леко не общепринятые, - которые ставят целью добиться понимания биологической эволюции. Задача ставится так: достигнуть упомянутого синтеза эволюционной биологии и биологии раз-вития, но на ином языке – не молекулярном, элементаристском, закрывающем возможности понимания, а в поле биологии организмов, на языке макрообъектов, языке видимого мира, том языке, который мы способны понимать, на котором способны делать осмысленные высказыва-ния.

Все, что происходит с молекулами – и тем самым все, что может быть описано на «мо-лекулярном языке» - заключается в словах «случайно» и «всегда». Но эти слова не годятся для объяснения и понимания. Правило красно исключениями – мы понимаем всеобщий закон то-гда, когда сталкиваемся с исключением, точно так же, как понимаем, что находимся в еже-мгновенной зависимости от окружающей среды и дышим воздухом – только тогда, когда воз-духа начинает не хватать.

Для того, чтобы мы восприняли происходящее с органической формой как «понятное и объясненное», нам требуется набор специальных объяснений, особенные правила, которые по единой внутренней логике, но в то же время применяясь к каждому данному случаю, опреде-ляют специфическое изменение вот этой данной формы. Нам требуется особенная теория, ко-торая говорила бы на языке макрообъектов, на «человекоразмерном» языке (Петров, 2004), по-нятиями которой служили бы обозначения самих органических форм.

Такая теория еще не создана, однако попытки построения соответствующего языка – или, если угодно, расчистки соответствующего поля – такие попытки обнаружить можно.

Общая теория развития сложных органических систем
Далее очень кратко излагаются основные положения одной из новых теорий эволюции, которая является, на мой взгляд, наиболее перспективной. Эта теория вытекает из взглядов вы-дающегося эволюциониста И.И. Шмальгаузена (Шмальгаузен, 1946, 1982) и построена А.С. Раутианом (Вахрушев, Раутиан, 1993; Раутиан, 1988, 1993, 2003; Жерихин, Раутиан, 1999; Ка-ландадзе, Раутиан, 1992, 1993). В соответствии с общим характером текста я не смогу вдавать-ся ни в какие, даже весьма существенные детали. Краткость и степень обобщенности данного изложения такова, что мне придется взять на себя смелость интерпретировать и видоизменять концепции автора теории, но все же основой дальнейшего изложения является работа А.С. Рау-тиана (1988).

Должен сделать еще несколько замечаний. Выбирая то, на чем следует остановить вни-мание при изложении этой теории, я решил отдать предпочтение законам эволюции, как они вырисовываются с этой точки зрения. Можно было бы обратить особое внимание на механизмы, но это обязательно сделало бы текст чрезмерно специальным. Иные струк-туры и иные разнообразия, нежели биологические, поддерживаются другими механизмами, но подчиняются тем же законам – и потому внимание к законам более оправдано. Второе: процес-сы в дальнейшем изложении описываются в самой общей форме, так что результат изложения - прежде всего общая теория развития сложных систем, и лишь во вторую очередь – теория ор-ганической эволюции в строгом смысле.

Теория развития сложных систем будет выглядеть несколько различным образом в за-висимости от того, системы какого уровня целостности она изучает. При изучении органиче-ской эволюции в первую очередь приходится иметь дело с системами организменного уровня целостности. Помимо них, существуют еще системы социального типа, развитие которых вы-глядит иначе (Любарский, 2004). Ниже излагаются закономерности, которые можно сформу-лировать при изучении эволюции систем организменного типа.

Мир законов несохранения. Мир, в котором происходит развитие, следует описывать не так, как это привычно для науки, формировавшейся в Европе на протяжении по-следних столетий. Это мир динамический, а не статический, мир законов вероятностных, а не строго детерминистичных – но это не самые важные отличия. Намного более глубокой чертой физикалистской науки является то, что она выстроена на основных понятиях массы и энергии, на законах сохранения (эквивалентности), описывающих взаимоотношения между этими ос-новными понятиями.

Мир, в котором происходит развитие, - это мир, в котором основным понятием оказы-вается структура, или разнообразие. Мерой разнообразия является информа-ция. Этот мир дополняет привычный физическим наукам массово-энергетический мир. В мире разнообразия не действуют законы сохранения (Раутиан, 2003). Информация может быть раз-множена в любом числе копий и оставаться той же самой информацией. С другой стороны, информация может быть утеряна, и это – утеря навсегда, при этой утрате ничто не сохраняется. Принцип невосстановимости утраченной информации – основание необратимости эволюции. В мире разнообразия, где не действуют законы сохранения, зато возможно творчество, возникно-вение нового.

Относительно этого мира можно сформулировать несколько утверждений, которые можно назвать фундаментальными правилами несоответствия (Любарский, 1996), основным из которых является принцип мероно-таксономического несоответствия, сформулированный С.В. Мейеном в его работах по типологии и закономерностям эволюционного процесса (1974, 1977, 1978, 1984). Согласно этому принципу, невозможно поставить во взаимно однозначное соот-ветствие мерон и таксон, т.е. невозможно выделить группу организмов с некой уникальной «частью» - обязательно найдется иная группа, где тоже имеется подобная часть. Эта законо-мерность позволяет представить всю таксономическую систему организмов как отображение некоего единого архетипа, с различной полнотой проявляющегося в разных таксонах.

Система, в которой происходит развитие. Системой мы называем сово-купность элементов, связи между которыми сильнее, чем связи между ними и прочими элемен-тами, находящимися тем самым за границами системы, в среде. Это тривиальное определение системы подразумевает, что нам даны элементы, их связи и способ измерить силу этих связей. Между тем характер и состав элементов, свойства и сила связей их определяется только тогда, когда определяется интерес исследователя, когда понятно, почему и как выделена эта система. Выделение системы – не объективная (но объективизируемая) операция. Тема исследования (исследовательский интерес) определяет то. какие будут выделены связи и тем самым как бу-дет определяться граница системы со средой, каким будет сформулирован закон композиции системы.

Тем не менее система, входящая в «однозначный» массово-энергетический мир из мира структур и разнообразия, не является субъективной выдумкой. Изучая систему, мы можем все более полно понимать ее строение и способы связей ее элементов, а затем возвращаться вновь к определению системы, заново (но обладая новым опытом) описывать ее строение и состав. Тем самым система не является объектом, который тривиально выделяется из среды, а, напро-тив, оказывается сложным произведением нашего опыта и природы.

Целостность системы. Принцип целостности сформулирован не раз и сво-дится к утверждениям: 1) целое больше суммы своих частей; 2) не части определяют целое, а целое – свои части.

Самым простым образом положение (1) можно пояснить, указав на интегративные взаимодействия, сшивающие элементы системы меж собой и делающие ее чем-то целостным, без чего она не является системой. Эти взаимодействия неаддитивны, поэтому система больше, чем полный состав ее элементов и полная характеристика их взаимосвязей – больше «на себя», на фактор целостности, на то, что делает систему не совокупностью изолированных элементов, а системой.

В иных выражениях можно сказать, что система больше суммы элементов на свою «па-мять». Элементы в системе «помнят свое место», связи между ними организованы таким обра-зом, чтобы система была наиболее устойчивой. Память не является массово-энергетической характеристикой, и потому при разложении системы на сумму элементов с мгновенной фикса-цией наличных связей теряется то, что позволяет называть систему «той же самой», несмотря на ежемгновенные изменения.

Отсюда же определяется и положение (2) – система имеет прошлое, она постепенно складывается и вырабатывается. И в этом историческом развитии ее элементы видоизменяют-ся, становясь все менее независимыми, элементы становятся частями системы и в этом качест-ве они определяются целым – в своих функциях, строении, составе.

Платой за достижение высокой целостности, высокой организованности, является огра-ниченный срок существования – смертность системы. В самом общем смысле смерть является следствием быстрой специализации в индивидуальном развитии: специализация необратима.
Из свойства целостности вытекает примат активности системы над активностью среды. Всегда, когда мы выбираем какой-то объект в качестве системы, мы этим самым принимаем ситуацию, в которой причины всех событий, происходящих с этим объектом, с этой системой, находятся внутри нее, система сама определяет свое поведение, а не подчиняется импульсам среды. Это – логическое следствие из определения системы, ведь если система будет опреде-ляться поведением среды, это будет означать, что мы неправильно выделили систему, и ее эле-менты имеют более сильные связи за границами системы.

Представление о доминировании активности системы над активностью среды (как бы ни была определена система) - не ошибка познания и не ошибка метода. Любой объект, «на-значенный» системой, будет обладать качеством активности. Путем сравнения различных сис-тем и изучения поведения выделенных нами систем мы можем определить, какие из них не яв-ляются системами, поскольку полностью определяются процессами, происходящими в среде. Как и сам выбор системы, определение ее границ, оценка активности системы происходит ите-ративно, по мере накопления сведений (опыта) о поведении системы.

Это качество – активности – важно подчеркнуть, поскольку в соответствии с ним мето-дически неверными оказываются все объяснения, которые прибегают к внешним причинам для объяснения поведения сложной системы. Сложная система сама выбирает для себя среду, вы-бирает качества, которым она позволяет на себя воздействовать, и в этом смысле даже сверх-пороговый фактор, приводящий систему к гибели, оказывается интериоризирован, заложен в ее внутреннем строении и тем самым предвосхищен внутренним устройством системы. Иначе говоря, если активность среды превышает активность системы, если система пассивно следует за изменениями среды, то среда преобразует системы «под себя», что означает дезорганизацию и гибель системы.

Принцип индивидуальности и целостность системы. Основным объ-ектом теории эволюции является организм. Он является наиболее целостной органической сис-темой. Если мы будем рассматривать ряд метасистемных переходов, то есть восхождение сис-тем по уровням организации (например, клетка-ткань-орган-организм-…), то целостность сис-темы будет нарастать в этом ряду. Но далее эта зависимость меняется: в ряду организм-биоценоз-биосфера целостность системы падает с подъемом на каждый следующий уровень организации. Иначе говоря, во всем ряду метасистемных переходов уровнем наивысшей цело-стности систем является организменный. Натурное обоснование этого можно видеть на приме-рах: когда колониальные животные увеличивают степень интеграции, получается организм (сифонофоры), то же можно видеть на растениях (дерево - система побегов).

Из свойства целостности вытекают (являются следствиями) иные свойства организмен-ного уровня: активность, память, информационная емкость. Поскольку у систем организменно-го уровня целостность максимальна, то и эти связанные с ним характеристики будут принимать на уровне организменных систем максимальные значения.

Из работ Шеннона и Эшби вытекает закон необходимого разнообразия: воспринять не-кое разнообразие может только система, обладающая сравнимым или большим разнообразием. Из всех уровней развития именно организменный уровень (организм) обладает наибольшей сложностью строения – поскольку обладает максимальной дифференцированностью при за-данной целостности. Отсюда – максимум всех упомянутых системных параметров на организ-менном уровне – активности, памяти, информационной емкости. Отсюда же еще одно важное следствие – из всех неравновесных систем (удаленных от термодинамического равновесия) ор-ганизм является наиболее устойчивым (прямое следствие максимизации памяти на организ-менном уровне). Набор этих свойств и определяет тот факт, что в качестве основного «элемен-тарного» объекта теории эволюции должен выступать организм, а не объект другого уровня организации – популяция, клетка, часть клетки и т.д.

Живым объектам индивидуальной природы свойственно двойное развитие, т.е. измене-ния, которые они претерпевают. Можно отнести к двум разным классам – онтогенезу (индиви-дуальному развитию от зачатка до взрослого организма) и филогенезу, изменению наследст-венной основы развития в ряду поколений.

Популяция значительно более динамична и изменчива, легче реагирует на изменения среды – и тем самым является значительно менее устойчивым объектом, чем организм. Ее из-менения обратимы. Наиболее устойчивые свойства популяции поддерживаются не собствен-ными ресурсами популяционного уровня организации, а уровнем организма, т.е. устойчиво-стью организмов, входящих в популяцию.

Тем самым популяция оказывается дыркой в системе организма, которая почти полно-стью определяется ограничивающими ее «краями» - пределами устойчивости организмов, вхо-дящих в ее состав. Многие «популяционные свойства» обеспечиваются входящими в популя-цию организмами. Когда мы выбираем в качестве интересной для нас системы популяцию, она неким образом «ведет себя» (обладает активностью и т.д.), но при более глубоком изучении оказывается, что ее свойства обеспечиваются свойствами ее элементов. То, что мы принимаем за самостоятельную систему, оказывается эпифеноменом поведения систем иного уровня.

В соответствии с принципом индивидуальности, теория эволюции есть теория эволю-ции организмов. Для того, чтобы излагать принципы устройства теории развития объектов иного уровня целостности (сообществ, социумов и т.д.), требуется учет более низкой целостно-сти (памяти, активности и т.д.) таких систем, отсутствия у них двойного развития – то есть тео-рия развития таких систем значительно отличается от теории эволюции организмов.

Преемственность. Развитие предполагает ситуацию, когда в определенный момент времени мы наблюдаем в системе некую совокупность черт (признаков, свойств), со-хранившихся от прошлого ее состояния (преемственность, наследственность), и другие черты, которые возникли заново в результате изменения системы (произошедшего взаимодействия со средой; акта выбора).

В самом общем смысле совокупность проявлений преемственности системы мы можем назвать инерцией, которая проявляется в запаздывании следствий относительно вызвавших их причин. В этом смысле любая развивающаяся система инерционна, она задерживает следствия. Время, на которое задерживаются следствия, зависит в первую очередь не от характера причин, а от устройства системы. Поэтому отложенные следствия в одних случаях могут проявиться почти без задержки, а в других – не состояться «никогда». Эту инерционную составляющую эволюции можно связать с наследственностью: именно тот факт, что организм наследует свое строение и устройство от предков, приводит к инерционному характеру эволюции. С другой стороны, именно такое общее описание механизма инерции в эволюции позволяет сказать, что наследственность – далеко не только свойство генов, скорее, гены – одна из подсистем, специ-ально выделенная (специализированная) для обеспечения функций памяти (в общем смысле слова), но имеются и многие другие системы, несущие ту же функцию. В широком смысле можно сказать, что, так как устойчивость есть общее свойство организации, не существует та-ких частей системы (организма), которые не несли бы того или иного аспекта функции памяти (устойчивости, наследуемости).

Новизна. Теперь обратимся к новизне. Вся новизна, происходящая с систе-мой, есть запомненная системой новизна (тем или иным образом сохраненная в устройстве системы). Т.е. «запомненная новизна» - это та, что случилась с системой и нашла отражение в ее свойствах, «осталась», а «не запомненная» - та, что «случилась» с системой, но ни на чем не сказалась. Для дальнейшего развития значение имеет только запомненная новизна. Будучи «за-писанной» в свойствах системы, она стала устойчивой и воспроизводится вместе с системой. Новые качества (свойства) системы могут вступать в различные взаимодействия с ее прежним устройством. Эти противоречия нарушают развитие системы, ее воспроизводство и тем самым влекут за собой понижение устойчивости системы. Тем самым усвоение новизны влечет за со-бой временное понижение устойчивости системы, что означает шаг к разрушению системы. Преемственность и новизна – противоречивые качества.

Снижение устойчивости системы – иносказание для факта дезорганизации, гибели сис-темы. По известному определению Кастлера, творчество есть запоминание в структуре систе-мы случайного выбора, т.е. усвоение новизны. Тем самым восприятие новизны (творчество) неразрывно связано для системы с угрозой гибели. Большие порции новизны она может вос-принимать только в несколько приемов (Волькенштейн, 1981). Система стремится к минимиза-ции восприятия новизны, как в отношении абсолютного количества новизны в единицу време-ни, так и в смысле частоты восприятия новизны в разные единицы времени. Доля новых мор-фологических черт в устройстве системы всегда невелика (Жерихин, 2003). Связь устойчиво-сти системы с воспринятой новизной можно отразить в максиме «система боится новизны».
Tags: biology2
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 53 comments